• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권9호
• /
• pp.4447-4454
• /
• 2013

2011년 10월 국내 최초로 다목적댐 저수지에 100kW급 수상태양광발전 상용화 실증 플랜트가 합천댐에 설치되었다. 수상태양광발전 설비는 육상에 설치하는 태양광발전 설비와는 달리 수상부유체, 계류장치, 수중케이블 등 설치에 많은 어려움이 있다. 특히 수상이라는 환경적 제약으로 인해 육상 태양광 시공 방법으로 공정 관리를 할 수 없는 많은 변수가 속출한다. 수상태양광발전의 구조체는 수상태양광 모듈 및 기타 전기설비를 수상에 부상시키기 위한 설비로서 바람이나 태풍 등 기상환경에 견뎌야 하고 수질에 악영향을 미치지 말아야하며 시공성, 경제성 등 종합적인 고려가 필요하다. 본 논문에서는 100kW 수상태양광 시공사례를 바탕으로 수상태양광의 구조체, 계류장치, 수중케이블, 전력설비 및 원격감시제어시스템의 시공기술에 대한 기초자료를 제공하였다. 본 연구에서 시공된 100kW 수상태양광은 현재 평균 설비이용률 15%로 운영중에 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권8호
• /
• pp.9-17
• /
• 2020

전세계적으로 화석연료의 고갈위험과 환경오염에 대한 에너지의 부족 문제를 해결하기 위하여, 신재생에너지에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 우리나라에서도 2030년까지 신재생에너지의 비중을 전체 발전량의 20[%]인 63.8[GW]까지 확대하기 위하여 정책 및 제도가 추진되고 있다. 하지만, 태양의 위치 변화에 따라 주변 고층 건물 및 나무 등에 의하여 태양광 어레이에 음영이 발생하면, 해당 어레이의 출력 손실을 초래할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 음영으로 인한 출력 손실을 개선하기 위하여, 음영이 발생하지 않은 영역의 태양광모듈을 와이어와 스위치에 의해 전기적으로 회로 구성을 변경하는 태양광 어레이의 출력향상 알고리즘을 제안한다. 또한, 전력전자 회로해석 상용 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여, 태양광 어레이, 와이어 및 절체스위치, 계통연계형 인버터로 구성된 태양광전원의 모델링을 제시한다. 이를 바탕으로 태양광전원의 운용 특성을 분석한 결과, 음영이 50%가 발생하면 기존에 방식에서는 출력이 발생하지 않지만 제안한 방식에서는 음영이 발생한 어레이와 발생하지 않은 어레이를 분리시켜, 전압을 246[V]로 회복시키고 지속적으로 출력을 유지할 수 있어, 태양광전원의 운용효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• KIEAE Journal
• /
• 제14권1호
• /
• pp.67-74
• /
• 2014

There have distinctly been no the installation criteria and maintenance management of BIPV systems, although the BIPV market is consistently going on increasing. In addition, consideration of the BIPV generation quantity which has been installed at several diverse places is currently almost behind within region in Korea. Therefore, the main aim of this study is to evaluate the BIPV generation and to be base data of reducing rate depending on regional installation angles using PVpro which was verified by measured data. Various conditions were an angle of inclination and azimuth under six major cities: Seoul, Daejeon, Daegu, Busan, Gwangju, Jeju-si for the BIPV system generation analysis. As the results, Seoul showed the lowest BIPV generation: 1,054kWh/kWp.year, and Jeju-si have 5percent more generation: 1,108.0kWh/kWp.year than Seoul on horizontal plane. Gwangju and Daejeon turned out to have similar generation of result, and Busan showed the highest generation: 1,193.5kWh/kWp.year, which was increased by over 13percent from Seoul on horizontal plane. Another result, decreasing rate of BIPV generation depending on regional included angle indicate that the best position was located on azimuth: $0^{\circ}$(The south side) following the horizontal position(an angle of inclination: $30^{\circ}$). And the direction on a south vertical position(azimuth: $0^{\circ}$, an angle of inclination: $90^{\circ}$) then turned out reducing rate about 40percent compared with the best one. Therefore, these results would be used to identify the installation angle of the BIPV module as an appropriate position.

• Journal of Power Electronics
• /
• 제19권6호
• /
• pp.1403-1412
• /
• 2019

A coupled inductor-dual boost-inverter (CIDBI) with a differential structure has been presented for application to a micro-inverter photovoltaic module system due to its turn ratio of a high-voltage level. However, it is difficult to design a CIDBI converter with a conventional PI regulator to be stable and achieve good dynamic performance, given the fact that it is a high order system. In view of this situation, a sliding mode control (SMC) strategy is introduced in this paper, and two different sliding mode controllers (SMCs) are proposed and adopted in the left and right side of two Boost sub-circuits to implement the corresponding regulation of the voltage and current. The schemes of the SMCs have been elaborated in this paper including the establishment of a system variable structure model, selection of the sliding surface, determination of the control law, and presentation of the reaching conditions and sliding domain. Finally, the mathematic analysis and the proposed SMC are verified by experimental results.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제13권10호
• /
• pp.4733-4739
• /
• 2012

본 논문에서는 태양과 태양전지 모듈이 법선을 이루도록 기존에 태양의 방위각 및 고도각을 제어하는 양축 추적시스템에 2개의 센서를 사용하였던 Double-sensor방식에서 1개의 센서로 방위각 및 고도각을 제어할 수 있는 One-sensor방식의 양축 추적시스템을 제안하였다. 그리고 제안한 추적시스템을 제작하여 시스템의 실제 운전을 실행하였다. 제안한 추적시스템은 1개의 센서를 이용하여 태양이 항상 법선을 이루면서 태양전지 모듈에 입사되게 제어하기 위해 방위각과 고도각을 제어하는 양축 추적시스템이다. 실험결과 가장 효율적인 운전과 불필요한 구동부의 동작을 방지하여 전력소모를 감소할 수 있었으며 고정식에 비해 본 논문에서 제안한 One-sensor방식의 양축 추적시스템이 약 23[%]의 발전효율이 증가함을 확인 할 수 있었다. 태양을 추적하여 더 많은 햇빛을 받게 하여 태양전지의 효율을 높이기 위하여 행해진 추적장치는 대형 방식에 많은 연구가 진행되어 왔다. 따라서 본 논문의 태양위치추적의 모니터링 시스템을 구축하여 지속적인 발전효율에 대한 실용화 연구를 통해 태양광발전시스템 보급에 큰 역할을 할 것이라 기대된다.

• 에너지공학
• /
• 제27권3호
• /
• pp.1-9
• /
• 2018

본 연구에서는 양면수광형 태양광 발전시스템의 바닥면 적용을 목적으로 개발된 고반사율 인조잔디를 적용하여 태양광 모듈의 발전성능 옥외실증평가를 실시하였다. 사용된 모듈은 60셀 규격의 단면수광형 모듈과 2종의 양면수광형 모듈이며, 양면수광형 모듈들은 각각 split-type과 일반 box-type의 정션박스가 부착된 모델이다. 평가결과 양면모듈의 split-type 정션박스가 일반 box-type 정션박스 대비 후면출력개선에 크게 도움이 되었고, 이는 energy yield 향상으로 이어졌다. 양면수광형 모듈은 단면모듈 대비 일반 시멘트 바닥면에서는 평균적으로 28-29%, 인조잔디 바닥면에서는 29-33% 정도의 발전량 향상 (bifacial gain)을 보였다. 인조잔디의 경우 반사율을 높힌 시편의 경우 반사율(Albedo)이 0.18로 기존의 단모 및 장모의 반사율 0.14-0.15 보다 우수한 것으로 평가되었고, 이는 bifacial gain의 기존 29-30% 수준에서 33%로의 개선을 달성하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권11호
• /
• pp.971-975
• /
• 2013

태양광 발전은 일사량이 높을수록 발전량이 증가된다. 그러나 일사량이 높아짐에 따라 셀의 온도도 같이 증가하여 발전효율은 감소하게 된다. 일반적으로 태양광 셀(Cell) 표면의 온도를 $1^{\circ}C$ 감소시키면 약 0.5%의 발전량의 증가가 있다고 알려져 있다. 본 논문은 태양광 발전량 증가를 위해 냉각/세정 장기 실증 실험을 수행하였다. 기전력과 집광량을 높이기 위해 모듈 표면 온도를 낮추고 오염물질을 제거하는 냉각/세정 기술을 이용하였다. 실험 방법은 냉각/세정 설비가 설치된 곳과 설치되지 않은 곳의 이용률을 비교하였다. 장기 실증 시험을 결과 냉각/세정 설비의 구동으로 인한 발전량이 최소 13%에서 최대 19%까지 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권7호
• /
• pp.4463-4468
• /
• 2014

태양광 모듈 효율의 증가를 위해 렌즈나 반사판 등을 이용한 집광 시스템 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 집광장치는 일반적으로 렌즈를 사용하거나 고집속비의 광학장치를 이용하여 태양광 추적형으로 설계하여 고집속화를 추구하고 있다. 그러나 집속비에 비례하여 열로 소산되는 에너지 밀도가 증가하므로, 고집속에 따른 태양전지 온도상승에 의한 태양전지 효율 저하를 방지하기 위해 집광장치의 냉각에 유의해야 한다. 본 논문에서는 이러한 여러 가지 제약 조건을 피하여, 저가격의 반사형 광학장치를 이용한 경제적인 저집광형 태양광 모듈 시스템을 연구 개발하였다. 일반모듈에 저집광장치를 사용하여 태양광 모듈의 발전효율을 증대 시키면서 집광으로 인해 발생하는 열을 냉각장치를 통해 방출하였다. 제안된 저집광형 냉각장치(MCS, Micro Cooling System)의 특징은 모세관력에 의한 자연 순환 방식으로서 외부 동력원이 불필요하며, 유체 상변환시의 잠열을 이용함으로써 고성능 냉각 구현이 가능하다. 117W 태양광 모듈에 반사판을 설치하고 냉각장치가 있는 모듈과 냉각장치가 없는 모듈을 비교 하였다. 냉각장치를 설치한 모듈에서의 발전량이 28% 증가하였다.

• KIEAE Journal
• /
• 제16권3호
• /
• pp.113-119
• /
• 2016

Purpose: In this study, we evaluate the annual energy performance of the detached house which was designed with the aim of zero energy. Method: The experimental house which was constructed in Gonju Chungnam in 2013, is the single family detached house of light weight wood frame with $100m^2$ of heating area. Thermal transmittance of roof (by ISO 10211) and building external walls are designed as $0.10W/m^2K$ and $0.14W/m^2$ respectively and low-e coating vacuum window glazing with PVC frame was installed. Also grid connected PV system and natural-circulation solar water heater was applied and 6kWp capacity of photovoltaic module was installed in pitched roof and $5m^2$ of solar collector in vertical wall facing the south. We analyzed the 2014 annual data of the detached house in which residents were actually living, measured though web-based remote monitoring system. Result: First, as a result, total annual energy consumption and energy production (PV generation and solar hot water) are 7,919kWh and 7,689kWh respectively and the rate of energy independence is 97.1% which is almost close to the zero energy. Second, plug load and hot water of energy consumption by category showed the highest numbers each with 33% and 31%, with following space heating 24%, electric cooker 8%, lighting 3% in order. Hot water supply is relatively higher than space heating because high insulation makes it decreased.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제26권5호
• /
• pp.342-348
• /
• 2021

The PV module of solar power systems requires maximum power point tracking (MPPT) technique because the power-voltage and current-voltage characteristics vary depending on the surrounding environment. In addition, the 120 Hz ripple voltage on the DC-Link is caused by the imbalance of the system voltage and current. The effect of this 120 Hz ripple voltage reduces the efficiency of the power generation system by increasing the output current distortion rate. Increasing the capacity of DC-Link can reduce the 120 Hz ripple voltage, but this method is inefficient in price and size. We propose a technique that detects 120 Hz ripple voltage and reduces the effect of ripple voltage without increasing the DC-Link capacity through a controller. The proposed technique was verified through simulations and experiments using a 1 kW single-phase solar power system. In addition, the proposed technique's feasibility was demonstrated by reducing the distortion rate of the output current.